ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Расчет нестационарных режимов работы теплообменного аппарата из "Нестационарный теплообмен " Уравнения (6.51а) и (6.516) аналогичны уравнению (3.43), для которого в 3.3 даны решения задач Коши для области Но формулы (3.46) и (3.47) и для области 2 Но оо формулы (3.48) и (3.49). Так как рассматриваем противоток, то эти области и постановка задач Коши для уравнений (6.51а) и (6.516) будут несколько различны. [c.173] Первая область для газа меньше, ибо для газов скорость потока обычно больше, чехМ для жидкостей. [c.174] В этой системе, так же как и в системе (6.51), коэффициенты теплоотдачи а] и аг нужно определять при эксперименте для подобных нестационарных процессов. [c.175] При переменной теплоемкости вместо температуры следует вводить энтальпию теплоносителей. [c.175] Проблемы, связанные с пленочным кипением вообще и нестационарным охлаждением труб при пленочном кипении, в частности, возникли лишь в последнее десятилетие и главным образом благодаря развитию атомной энергетики и особенно ракетной техники. Впервые необходимость изучения процессов нестационарного охлаждения в режиме пленочного кипения возникла раньше в связи с технологическими процессами термической обработки металлов. Но в то время управление этими процессами не требовало детального расчета охлаждения изделий, что, в свою очередь, не стимулировало развитие нс-следований в этом направлении. Однако в последнее время развитие металлургической промышленности ставит также серьезные задачи по исследованию путей управления процессами термической обработки, в частности, закалки изделий в большом объеме и трубопроводов. [c.176] Пленочный режим кипения возникает в том случае, когда температура охлаждаемой поверхности превышает предельно допустимую температуру существования жидкости, т. е. температуру метастабильного перегрева жидкости. В пленочном режиме жидкая фаза всегда отделена от стенки слоем пара, термическое сопротивление которого велико, и поэтому для пленочного кипения характерны в общем случае значительно более низкие коэффициенты теплоотдачи по сравнению с теплоотдачей к однофазной жидкости. [c.176] Паровая пленка создает термическое сопротивление для снижения те.мпературы от на теплоотдающей стенке до температуры насыщения Г, на поверхности раздела фаз. Процесс пленочного кипения всегда саморегулируется так, чтобы обеспечить это падение температур. [c.176] Расчет нестационарного охлаждения трубопроводов двухфазным потоком при плеиочном кипении — задача сложная. Она представляет собой нестационарную сопряженную задачу стенка — поток , в которой совместно решаются уравнение теилопроводьюсти для стенки и уравнение для двухфазного потока. [c.177] Существуют различные методы математического описания модели двухфазного потока. Наиболее общий метод — использование трехмерной модели (двумерной в случае осесимметричного потока в трубах). В настоящее время такой метод еще не может дать практически полезных результатов, так как для решения трехмерной модели недостаточно данных о распределении структуры турбулентности в двухфазных потоках, а само решение недоступно даже для современных быстродействующих ЭВМ. [c.177] Существует и наиболее простой путь описания двухфазных потоков, когда используют так называемую гомогенную модель, в которой все параметры реального двухфазного потока заменяют иараметра. п1 фиктивной гомогенной смеси и, таким образом, рассматривают одномерную модель фиктивного однофазного потока. Этот метод, хотя и является наиболее простым, одиако имеет крайне ограниченные возможности практического использования, так как не учитывается действительный механизм двухфазного потока (термическая неравновесность, скольжение фаз и т. д.). [c.178] Такнм образом, наиболее перспективным методом расчета нестационарного охлаждения трубопроводов в режимах пленочного кипения является решение сопряженной задачи стенка — поток при одномерном описании процесса отдельно для жидкости и пара. Для замыкания системы одномерных уравнений необходимо знать коэффициенты теплоотдачи, гидравлического сопротивления, паросодержания. Экспериментальное нахождение зависимостей для этих параметров и составляет одну из основных задач изучения пленочного режима кипения. [c.178] Опытные данные следует обобщать на основе замкнутой системы одномерных уравнений, решение которой при подстановке экспериментальных значений коэффициентов позволяет найти эмпирические зависимости этих коэффициентов от параметров двухфазного потока. В дальнейшем при расчетах охлаждения трубопроводов используют ту же систему одномерных уравнений, но замкнутую с помощью эмпирических зависимостей. [c.178] Перечисленные особенности по существу являются серьезным препятствием на пути исследования теплообмена в режимах пленочного кипения. В последующих разделах рассмотрим, в какой стадии исследования находится этот вопрос и как преодолеваются связанные с его решением трудности. [c.179] Как уже отмечалось, предполагается, что в одномерной модели двухфазного потока все параметры пара и жидкости изменяются только по длине и во времени, но постоянны по сечению. Для этого вводят среднерасходные скорости пара н жидкости ж, среднемассовые температуры или энтальпии пара Гп, п и жидкости Г, ( ж, а для дисперспого режима эквивалентный раз.мер капель. Температуру границы раздела фаз (кипящая поверхность) в тех случаях, когда кривизной поверхности можно пренебречь, принимают равной температуре насыщения Г при данном давлении. [c.179] Расходы жидкости и пара обычно выражают через массовое паросодержание л и суммарный массовый расход С, а доли сечения канала, занятые жидкостью и паром, через объемное паросодержание ф и сечение канала /. [c.180] Из уравнения движения для однофазного потока при течении двухфазной смеси также получим два уравнения одно — для жидкости, другое — для пара. [c.180] Из условий однозначности для конкретного канала и теплоносителя должны быть известны следующие зависимости /(г) у, (2) g2iz, т) 1п(р, т ) 1 р, Г ) рй(р, Т ) р , р. Г ) г(Г,) Г (Р), что дает еще 9 уравнений и 3 неизвестных Ти, Г-ж, Г, Тогда полпая система уравнений будет содержать 21 уравнение с 29 неизвестными. [c.181] Зависимости (7.17) — (7.24) не могут быть определены из одномерной модели, ибо они характеризуют реальный трехмерный или двумерный процесс при одномерном его описании. Эти уравнения можно получить либо из трехмерной теории, либо из эксперимента. [c.182] В результате анализа исходной системы уравнений с помощью теории подобия находим искомые безразмерные параметры, содержащие 9 -, дт, 9ь, 7и, Т - и Т и набор независимых безразмерных параметров. Далее с учетом гипотез о механизме процесса находим вид функций, связывающих безразмерные зависимые и независимые параметры. В виде этих функций окончательно обобщаем экспериментальные данные. [c.182] Очевидно, что не только вид функций и безразмерных параметров, но даже запись исходной системы уравнений существенно зависит от режима пленочного кипения. Поэтому исследования пленочного кипения в каналах следует проводить раздельно для каждого режима. При этом особое внимание необходимо уделять исследованию условий смены режимов. [c.182] Вернуться к основной статье